超声波去应力和振动时效 振动消除应力

振动时效处理报告
项目名称：中节能西安启源机电装备有限公司
“机架”振动消除应力报告
委托单位：中节能西安启源机电装备有限公司
项目施工单位：陕西安烨顺电子科技有限公司
项目现场施工： 刘智
报告制作：刘智
项目实施时间：2018年12月11日
构 件 振 动 时 效 处 理 报 告
委托单位 中节能西安启源机电装备有限公司 日期 2018/12/11
构件名称 机架 重量 1030KG/995KG
图号 ZX75B-ZB4-50/ZX75B-ZB3-8-0 材质 Q235
使用设备 振动消除应力系统 型号 VSR-668
检测标准 国家机械行业标准 JB/T5926-2005
完成人 刘智 电话
振动时效处理情况与结论：
根据设计要求，对机架进行了振动时效处理。处理过程是在手动调频反复试振后确定了自动处理参数，然后对该套构件采用自动处理方法。其处理效果可通过处理曲线分析。从曲线图可见，出现下列情况之一时，即可判断工件已达到时效效果。
a-t曲线上升后变平；
a-t曲线上升后下降然后变平；
a-n曲线振后加速度峰值比振前升高；
a-n曲线振后的共振频率比振前变小；
a-n曲线振后的比振前的带宽变窄；
a-n曲线共振峰有裂变现象发生。
这完全符合国家行业标准中第5.1条的有关规定，说明处理明显有效，处理符合要求。
结论：
整套构件的振动时效处理工艺符合要求；
所选用处理设备完全适合构件处理要求。
完成单位: 陕西安烨顺电子科技有限公司
2018年12月11日 振动时效处理及效果
前言：
振动处理技术又称做振动消除应力，我国又称为振动时效。它是将一个具有偏心重块的激振系统，刚性的固定在构件上通过微机自动控制的一个调速系统控制与调节其转速，使构件处于共振状态，经过二十到三十分钟的共振，即可达到调整残余应力的目的，它的特点是经过振动时效的构件残余应力可以被消除20％――80％左右，高应力区消除比例要比低应力区的比例大，且均化效果好，还可以提高构建的抗变性能力，稳定构建的尺寸精度，提高机械性能质量，可大大的缩短生产周期减少环境污染，同热时效相比可节约95％以上的生产成本。国内外的许多机械制造厂家都将振动时效作为一项基础工艺广泛采用。
机架的振动时效处理
手动调试；通过手动调频慢扫调整支撑，偏心档位，拾振器位置等参数。在此基础上观察共振时的幅值与频率关系，确定自动的扫频的频率。具体工艺为；
扫频范围；1000～3200转/分
机架采用四点支撑，激振点，拾振点对角摆放；
偏心档位为4档；
时效时间为自动40分钟；
2、自动处理；通过手动所得参数作为振动时效参数，用于机架做自动处理。由于本次所选用设备具有较高的自动性，只要通过手动调频选择所需处理的峰值，同时确定好扫频范围后，在自动处理事做好扫频范围设置，然后就自动完成全部工艺。这是该设备的显着优点。
二．效果分析与结论
根据自动处理曲线图――曲线法分析效果（见附图）：
三、结论与分析：
1、振动曲线分析
根据机架处理曲线均符合国家机械行业标准JB/T5926-2005中的有关规定，因此可以认为机架消除应力达到了要求。
2、结论：
机架采用振动时效工艺在消除应力上是合格的，达到了国家标准。
附：机架振动消除应力处理采集曲线图象
《*共和国机械行业标准》（焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求）

确定振动时效工艺参数必须先确定振动时效频率，顺序分别称为：固有频率（基本固有频率）；第二个固有频率……。对于每一个固有频率都有一个确定的位移形态，称为振型，就是说，对应每一个固有频率都有对应的一个振型。
工件的固有频率可用振动时效设备本身来测定，以VSR系列振动时效设备为例，只要按一下控制器面板上的“启动”按钮，整套装置就会在其扫频范围内寻找出被时效工件的固有共振频率，并将固有频率值、固有频率下所对应的工件的振动加速度值及工件在固有频率周围的振动趋势图打印出来，使操作者一目了然。
图4-2
振动频率一般选择在共振峰前沿，即工件的亚共振区，一般确定在共振峰高度的所对应的频率范围内，如图4-2所示，该工件的固有共振频率为4500r/min，共振时产生的振动加速度（峰值）为60.0m/s2,则对工件的振动时效频率就确定为工件的振动加速度值在20.0~40.0m/s2区域内所对应的频率。具体的确定方式有两种：
1．手动调节。首先将激振器频率调节到工件固有频率以下100r/min处，即4400r/min，观察控制器上加速度的值，然后再用手动慢慢升速，使加速度值升高在20~40m/s2范围内，具体掌握在多大的频率下，还要看工件的振动情况，若工件在共振状态时振动很激烈，则可选择在范围内，若工件振动不是很激烈，则选择在范围内。
2.自动调节。VSR系列全自动控制器会自动地控制整套设备对工件进行频率、振动情况的测定，并给出数据及曲线图，并根据专家系统自动地确定对工件的振动频率，这一切无需人工干预，而只需按一下自动按钮就可完成。

一、前言
上海重型机械厂有限公司是国内在机床基础件上应用振动时效工艺早也是开展的厂家，每年都有大批量的床身铸件与组合机床焊接结构件进行振动时效处理、振动时效工艺的开展为企业节约了大量的时效费用，为企业创造了直接的经济效益。近年来，由于我国机械制造业的飞速发展，机械加工设备的需求量不断扩大，随着企业产品市场占有量的增加，现有的热时效炉窑不能完全保证生产计划的顺利实施，这样就要有大量的基础件要由振动时效来替代热时效工艺。根据目前所掌握的国内同行业厂家的振动时效工艺应用情况，如齐齐哈尔机床厂、河南安阳机床厂等厂家都在CW6163×3000及大型卧式车床铸造床身上成功的应用了振动时效工艺，针对目前上海重型机械厂有限公司大型床身还采用热时效工艺的情况，在生产周期、能源消耗等方面已不适应目前的生产实际，为了探索振动时效工艺在大型铸件应用的可行性，经上海重型机械厂有限公司技术部与上海交通大学协商，对二种CW6163×4000、CW6163×5000床身的振动时效前后和热时效前后进行残余应力检测，依据检测结果以决定扩大振动时效应用领域的可行性。
二、检测
根据厂方提出的要求，我们对一台CW6163×5000床身做了热时效后的残余应力检测，未做任何处理的CW6163×4000床身一件进行振动时效前及振动时效后的残余应力检测，从这些测试数据对比中可以看出振动时效效果及热时效后的应力水平，对两种工艺效果进行评价，但由于两种工序没有相同的工件进行直接对比，故热时效前的应力状况数据只能用振动时效处理件振动处理以前的测定值来做为参考，但考虑到以同等材料、同期工件的应力水平来对比，应该肯定是可以的。
三、检测方法及测点的布置
（一）检测方法
采用目前国内经常采用的盲孔法来测试，应变仪及平衡箱由上海华东电子仪器厂生产，质量可靠，数值准确。
（二）贴片位置
按照机械部振动时效工艺标准JB/T5926-98要求，我们选择五点进行贴片检测，具体位置如图。
CW6163C-01-011/5000床体（上面）测点图
CW6163C-01-011/4000床体（底面）测点图
四、检测结果
测点号 σ1 σ2
毛坯 振动时效 热时效 毛坯 振动时效 热时效
1 47.21 27.72 60.80 8.17 21.01 56.60
2 51.25 1.03 57.89 40.13 8.38 40.68
3 121.42 56.15 93.82 128.34 73.99 83.95
4 161.68 68.45 79.56 140.69 50.61 21.23
5 135.93 86.97 73.73 128.79 123.48 100.17
应力水平 103.50 48.07 73.16 89.23 55.49 60.53
消除率 -53.56 -29.31 -37.81 -32.16 （1）振动时效使残余应力平均降低了-53.56%。
（2）热时效使残余应力平均降低了-29.31%。
五、结论
从检测数据看，符合JB/T5926-2005标准中要求的降低铸件残余应力应在30%以上的要求，所以振动时效工艺可以在大型床身上采用，替代热时效工艺。
六、建议
（一）振动时效工艺在大型铸件上应用效益十分可观，建议对大型铸件应用振动时效工艺时，对工艺进行优化，制定符合实际的振动时效工艺。
（二）热时效件保温后出窑时在200℃—150℃时为宜，防止产生二次应力。
CW6263C-01-011/3000
床身（铸件）振动时效工艺参数
一、床身固有频率：3612转/分左右
振动时效设备型号：VSRDS-08型（上海乐展电器有限公司生产）；
振动时效设备转数：1000~8000转/分。
二、振动时效激振参数：
1．激振点：（见照片1），采用三点支撑；
2．激振器偏心档位：7档；
3．拾振点：床身端头；
4．自动处理：转数预置3800转/分；
5．手动处理：手动调节转数至3564转/分；
6．初加速度显示：10g左右；
7．处理时间：均为25分钟。

激振器的维护与保养。
a.正常使用期间注意防震。
b.若搁置暂不用，须采取防潮措施或每隔半个月通电20分钟。
c.若箱体落灰变脏，可用干布或95%以上纯度酒精擦干净。
d.在灰尘较重的环境下使用，每隔一定时间须用压缩空气或皮老虎吹净箱体内的灰尘。
e.经常检查电机碳刷是否接触良好。当磨损超过原高度的2/3时应更换相同牌号、规格的碳刷，装上新碳刷后，须用0号玻璃砂布紧贴换向器，来回转动转子研磨。
f.注意电机轴承及偏心轮轴承的运转及发热情况，若有异常，应更换轴承润滑脂或轴承。（偏心箱轴承为：进口单列向心球轴承6206和6207，润滑脂采用高速轴承润滑脂；电机轴承为：单列向心球轴承6202，润滑脂采用2#低温脂）。
g.由于激振器工件在强振动状态，工作条件恶劣，为防止意外，对各部位紧固件应经常检查，以免松动，防止意外事故的发生。

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